Đây là hai sản phẩm thường trực của quá trình lên men rượu từ các loại dịch đường đã được houblon hóa, được tiến hành do một số chủng của nấm men saccharomyces.. Một trong số này là sản
Trang 1VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
GV Hướng dẫn: 1 PGS.TS Nguyễn Thị Minh Tú
2 TS Từ Việt Phú Học viên: Lớp Cao học CNTP - 2012
Trang 2CÁC TÍNH CHẤT CẢM QUAN THỰC PHẨM
Đ
Ề TÀI Phân tích các yếu tố công nghệ và nguyên liệu cấu thành và ảnh hưởng tới
cấu trúc, trạng thái và màu sắc của bia lager
MỤC LỤC
I Tổng quan về bia lager: Trang 3
II Nguyên liệu sản xuất bia lager: 4
III Quy trình sản xuất bia lager: 7
A Sơ đồ tóm tắt quy trình sản xuất 7
B Thuyết minh sơ bộ quy trình sản xuất 8
IV Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc, trạng thái và màu sắc của bia lager: 12
1 Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc bọt: 12
2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái, hương vị: 17
3 Các yếu tố ảnh hưởng đến màu sắc: 19
V Kết luận 21
TÀI LIỆU THAM KHẢO 22
Trang 3I Tổng quan về bia lager:
Bia là sản phẩm thực phẩm thuộc loại đồ uống có độ cồn thấp, thu nhận được bằng cáchlên men rượu ở nhiệt độ thấp dịch đường, chế biến từ malt đại mạch và các hạt giàu tinh bột,protein, khác như gạo, ngô, tiểu mạch, đại mạch, chưa qua giai đoạn ươm mầm, cùng vớinước và hoa houblon hoặc các sản phẩm chế biến từ nó Tất cả các loại bia đều chứa mộtlượng cồn từ 1,8 đến 7,0% so với thể tích và khoảng 0,3 đến 0,5% khí cacbonic tính theo trọnglượng Đây là hai sản phẩm thường trực của quá trình lên men rượu từ các loại dịch đường đã
được houblon hóa, được tiến hành do một số chủng của nấm men saccharomyces.
Ngoài hai sản phẩm thường trực, hay còn gọi là sản phẩm bậc nhất, trong bia còn chứa
vô số các hợp chất khác Một trong số này là sản phẩm phụ (hay còn gọi là sản phẩm bậc hai)của quá trình lên men, một số khác là sản phẩm của các quá trình tương tác hóa học, phần cònlại là những cấu tử, hợp phần của dịch đường, không bị biến đổi trong suốt quá trình côngnghệ Tất cả những cấu tử này, tuy ở mức độ và vai trò có khác nhau, nhưng chúng đều trựctiếp tham gia vào việc định hình hương, vị và nhiều chỉ tiêu chất lượng khác của bia thànhphẩm Với hương thơm đặc trưng và vị đắng dịu của hoa houblon cùng với một lượng đườngsót (chủ yếu là dextrin thấp phân tử), protein, axit amin, axit hữu cơ, các chất khoáng, các chấttạo hương, ở tỷ lệ cân đối, đã tạo cho bia có một hương vị đậm đà mà không hề thấy ở bất kỳmột sản phẩm thực phẩm nào khác Nhân tố tạo ra những tính chất độc đáo của bia, trước hết
là do đặc tính của nguyên liệu, sau đó là do tính chất của các quá trình công nghệ
Có nhiều loại bia khác nhau, mỗi loại bia được coi là thuộc về một kiểu bia cụ thể nào
đó Kiểu bia là mác dán miêu tả hương vị tổng thể và thông thường là nguồn gốc của bia, phùhợp với hệ thống đã tiến hóa qua các lần thử và các sai số qua nhiều thế kỷ Yếu tố chính đểxác định loại bia là men bia sử dụng trong quá trình lên men Phần lớn kiểu bia thuộc về một
trong hai họ lớn: ale - sử dụng lên men nổi hoặc lager - sử dụng lên men chìm Bia có đặc
trưng pha trộn của cả ale và lager được gọi là bia lai
Lager là loại bia được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới Chúng có nguồn gốc từ vùngTrung Âu, có tên gọi này là từ lagern ("lưu trữ") trong tiếng Đức Bia lager được sáng tạo bởimột nhà sản xuất bia người Đức Ông đã vô tình tìm thấy bia để lâu trong hang động tự nhiênsau quá trình lên men có đặc điểm trong hơn và lâu hỏng hơn Cuối cùng, quá trình này đượcgọi là lager Men bia lager là loại lên men chìm, thông thường được lên men ở nhiệt độ 7-12°C("pha lên men"), và sau đó được lên men thứ cấp lâu ở 4-6°C ("pha lager hóa") Trong giaiđoạn lên men thứ cấp, lager được làm trong và chín Các điều kiện lạnh cũng kiềm chế việcsản xuất tự nhiên các ester và các phụ phẩm khác, tạo ra hương vị "khô và lạnh hơn" của bia
Trang 4II Nguyên liệu sản xuất bia lager:
1 Malt đại mạch :
Malt đại mạch là hạt đại mạch được ngâm, ươm mầm và sấy khô trong điều kiện nhântạo Malt đại mạch có thành phần hoá học ch ủ y ếu l à tinh b ột, hương vị và hệ enzym trongmalt rất phong phú cho sản xuất bia, là nguồn nguyên liệu chính cung cấp chất hoà tan chodịch đường trước lên men Malt có nhiều loại: malt vàng, malt đen và nhiều loại malt khácMalt quyết định chất lượng thành phẩm v ì:
• Malt cung cấp toàn bộ lượng gluxit để chuyển hóa thành đường -> cồn, các thành phẩmkhác của bia
• Malt cung cấp các loại enzym amylase
• Malt chứa một lượng khá lớn protein
• Yêu cầu cảm quan: malt có màu vàng rơm, có vị ngọt dịu đặc trưng, không có mùi vị
lạ, nếu có mùi chua hoặc mốc là malt bị ẩm Độ sạch: không lẫn nhiều tạp chất, hạt không bị
vỡ, lượng hạt vỡ tối đa là 0.5%, lượng hạt bệnh tối đa là 1%
• Yêu cầu kỹ thuật:
Chỉ tiêu Tiêu chuẩn chất lượng Chỉ tiêu Tiêu chuẩn chất
không tan
< 9%
Trang 5Về khả năng thay thế malt đại mạch trong sản xuất bia thì gạo là loại ng ũ cốc đượcdùng nhiều hơn cả Có thể sử dụng chúng ở hai hình thức: dùng gạo trực tiếp chế biến lẫn vớibột malt hoặc dùng thóc ươm mầm, có thể sấy khô hoặc dùng ở dạng malt tươi, đường hóaphối hợp với malt đại mạch theo tỷ lệ thích hợp.
Ta thấy rằng, gạo có hàm lượng tinh bột khá cao, protein ở mức vừa phải còn chất béo
và xelluloza thì ở giới hạn thấp Với các chỉ số này, gạo là một loại nguyên liệu khá lý tưởngcho việc sản xuất bia Với lượng gạo thay thế đến 20% hoàn toàn có thể sản xuất được các loạibia có chất lượng hảo hạng dùng để xuất khẩu
3 Hoa houblon
Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản, đứng vị trí thứ 2 (sau malt đại mạch) trong côngnghệ sản xuất bia Làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc trưng, làm tăng khả năngtạo và giữ bọt, làm tăng độ bền keo và ổn định thành phần sinh học của sản phẩm
Hoa houblon sử dụng ở dạng chế phẩm hoa viên và cao hoa Chế phẩm hoa viên có mùixanh lam, mùi hắc, độ ẩm khoảng 10%; chế phẩm cao hoa có màu xanh đen ở dạng sệt
Thành phần chủ yếu của hoa houblon ở dạng cao hoa, hoa viên:
* Vai trò của nước trong sản xuất bia
Nước là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất bia, chiếm từ 80 ÷ 90% trọnglượng bia thành phẩm
Thành phần hóa học và chất lượng của nước ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trìnhsản xuất bia và đặc biệt là chất lượng bia thành phẩm
Nước dùng trong sản xuất bia luôn được kiểm tra và phải thỏa mãn một số chỉ tiêu nhấtđịnh trước khi được đưa vào sử dụng, những chỉ tiêu này tùy thuộc vào từng nhà máy
Ngoài ra nước còn đóng vai trò quan trọng trong các quá trình khác như: làm lạnh, cungcấp cho nồi hơi, vệ sinh cho thiết bị, nhà xưởng,…
* Yêu cầu của nước trong sản xuất bia
Trang 6Độ cứng tạm thời 0,7mg/lít
5 Nấm men :
Trong công nghệ sản xuất bia lager, để lên men dịch đường hoa houblon loại nấm men
được nhà máy sử dụng là Sacchromyces carlbergensis (lên men chìm) vì loại nấm men này dễ
kết lắng để thu men sữa, có khả năng lên men ở nhiệt độ thấp, lên men triệt để dịch đường
- Đây là loại nấm men hoạt động ở nhiệt độ thấp (5 - 100C), có khả năng tiêu thụ hoàntoàn đường rafinose, fructose, melibiose…
- Tế bào nấm men có chế độ dinh dưỡng cao là nguồn đạm và sinh tố phong phú Đặcđiểm nổi bật của nấm men là giàu sinh tố nhóm B như B1, B2, B6, B12, PP và một số nguyên tốkhác không gây độc hại cho người và gia súc
- Nấm men được sử dụng từ men giống thuần chủng được nhập từ Đức, men được sửdụng dưới dạng men khô, sau đó nhân giống trung gian rồi đưa vào sử dụng trong sản xuất bia.Hiện nay nấm men giống được phân lập và sản xuất ngay từ dịch sữa men được rút ra sau khilên men
- Nấm men được sử dụng nhiều lần, sau khi thu hồi lại ở các tank lên men, nấm menđược rửa nhiều lần bằng nước sạch để loại bỏ xác men chết, nấm men sống sẽ chìm xuống, xácmen chết nổi lên trên Men giống thu lại được sẽ đưa vào thùng chứa men được giữ lạnh vàđược hoạt hoá nhờ H3PO4 đưa pH môi trường về 3 – 4, sau đó sử dụng phục vụ cho các lần lênmen tiếp theo Thông thường, tái sử dụng nấm men khoảng 10 lần
Trang 7III Quy trình công nghệ sản xuất bia lager:
A Sơ đồ tóm tắt
Đường hoáLọcNước
Gạo xay
BãNấu hoa
Rút men
Xử lý
Thu hồi
Xử lý Bã
Nạp chai
NướcHoa hops
Trang 8B Thuyết minh sơ bộ quy trình:
1 Xử lý nguyên liệu:
1.1 Nghiền malt
+ Mục đích là làm cho hạt malt nhỏ ra để tăng diện tích tiếp xúc với nước, làm cho nướcxâm nhập vào nội nhũ nhanh hơn, thúc đẩy quá trình đường hóa và các quá trình thủy phânkhác nhanh và triệt để hơn
+ Yêu cầu: Vỏ malt được giữ càng nguyên càng tốt để không cho chất tanin trích ly radung dịch vì nó làm cho bia có vị chát, đồng thời vỏ malt còn nguyên sẽ có tác dụng như mộtchất trợ lọc trong quá trình lọc trong dịch đường sau này, nội nhũ càng mịn càng tốt Trongquá trình nghiền phải khống chế sao cho hạt malt nghiền ra không quá lớn cũng không quá nhỏ
vì nếu hạt malt có kích thước quá lớn thì không thể trích ly hết các thành phần trong malt cònnếu hạt nghiền quá nhỏ thì gặp khó khăn cho quá trình lọc sau này
- Sử dụng phương pháp nghiền khô vì thiết bị nghiền có cấu tạo đơn giản, có thể nghiềnmalt trước một ngày đem đi nấu, có thể nghiền malt có độ nhuyễn kém
2 Nấu - Đường hóa nguyên liệu
Quá trình đường hóa và hồ hóa nguyên liệu nh ằm tạo điều kiện thích hợp về nhiệt độ
để cho các enzym có trong nguyên liệu thủy phân các hợp chất cao phân tử mà chủ yếu là tinhbột và prôtêin thành các hợp chất có phân tử lượng thấp hòa tan gọi là chất chiết của dịchđường
Quá trình hồ hóa tinh bột thủy phân một phần tinh bột thành các chất hòa tan nhờ enzym
Termamyl Dịch cháo cần được hồ hóa triệt để, có màu sắc, mùi vị đặc trưng, không có mùikhét, không vón cục hoặc biến màu
Quá trình đường hóa chuyển các chất không tan có trong thành phần chính của malt và gạo
thành các chất hòa tan Nhờ vào hệ enzyme amylaza phân cắt các hợp chất cao phân tử thànhcác chất có phân tử lượng thấp hơn dễ hòa tan vào trong nước, protein và các hợp chất chứaphospho tạo chất chiết cho dịch đường
Trang 93 Lọc và tách bã
Khi nấu xong, trong cháo malt gồm vỏ trấu, tinh bột sót và các chất hòa tan cần thunhận do đó cần phải tách riêng chất hòa tan với các chất không hòa tan trong chất chiết để thuđược dịch đường trong
Quá trình lọc bao gồm hai gian đoạn là lọc dịch đường và rửa bã Rửa bã nhằm tận thucác chất hòa tan có giá trị còn bám lại trên bã Nước rửa bã có nhiệt độ không quá 780C tránh
làm vô hoạt các enzym Yêu cầu của dịch đường sau khi lọc và rửa bã phải trong Vì vậy trong
thời gian đầu (khoảng 10-15 phút đầu) dịch đường lọc chưa trong cần hồi lưu lại thiết bị lọc,tách được hết phần bã malt ra khỏi dịch đường Kết thúc quá trình rửa bã hàm lượng đườngcòn xót lại trong bã là 0,8-1%
4 Nấu dịch dường với hoa houblon
+ Mục đích:
- Thực hiện quá trình huoblon hóa nhằm làm cho dịch đường có nồng độ theo yêu cầu,làm keo tụ và kết tủa prôtein, làm tăng độ màu của dịch lên men, tăng nồng độ chất hòa tan vàdiệt vi sinh vật
- Trích ly các thành phần quý của hoa như tinh dầu thơm, axit đắng của hoa vào dịchđường tạo độ ổn định và tạo hương đặc trưng cho bia
+ Yêu cầu:
- Trích ly triệt để các tinh dầu thơm, chất đắng có trong hoa vào dịch đường
- Thanh trùng được dịch đường, phá hủy hệ enzym có trong malt
- Đảm bảo hương vị và màu sắc cho bia
7 Lên men chính - lên men phụ
Lên men là giai đoạn khá phức tạp, bao gồm 2 giai đoạn là lên men chính và lên menphụ Quá trình lên men diễn ra trong thời gian dài và nó là trung tâm của sản xuất bia Lênmen còn quyết định đến việc chuyển hoá dịch đường thành bia dưới tác động của nấm menthông qua quá trình trao đổi chất và hoạt động sống của chúng
Như vậy chất lượng của Bia có được đảm bảo hay không thì giai đoạn lên men cũngđóng vai trò rất quan trọng Quá trình lên men rượu của các loại đường ở trong cơ chất là quátrình quan trọng nhất và phức tạp nhất cuả giai đoạn lên men Sản phẩm chính của quá trình
Trang 10lên men là rượu etylic và khí CO2, bên cạnh đó còn xảy ra nhiều quá trình sinh lý, sinh hoá, lýhoá, hoá học và lý học khác Những quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc ổn địnhthành phẩm và chất lượng của bia.
Do lên men là giai đoạn quan trọng ảnh hưỏng đến chất lượng của bia, giá trị cảm quancũng như giá trị dinh dưỡng Chính vì vậy lên men được theo dõi nghiêm ngặt trong suốt quátrình lên men Quá trình lên men chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như chất lượng nấm men,lượng nấm men gieo cấy ban đầu, dịch đường houblon hoá, nhiệt độ lên men, sự đối lưu củadịch lên men
7.1 Lên men chính
Quá trình lên men chính chuyển hóa đường thành rượu etylic, CO2 và một số sản phẩmbia khác theo đúng yêu cầu kỹ thuật và chất lượng sản phẩm
- Giai đoạn lên men chính: Trong qua trình này thì chất hoà tan trong dịch đường (gồm
chủ yếu là đường đơn và dextrin bậc thấp) sẽ được nấm men chuyển hoá thành rượu và CO2,cùng một số sản phẩm phụ (Aldehyt, ester, glyxerin, rượu bậc cao ) Sau khoảng 32-36h kể từlúc bơm dịch vào tank lên men thì tiến hành thu hồi CO2 khi kiểm tra độ tinh khiết đạt 100%
- Theo dõi quá trình lên men chính:
Trong thời gian lên men chính, sau 2 ngày lên men đầu tiên thì nhiệt độ lên men ởkhoang trên tank lên đến khoảng 10-14oC, ở khoang dưới là 7,5-8,5oC Duy trì mức nhiệt độnày cho đến khi đạt độ lên men tương ứng với Bia non Trong thời gian lên men, nhiệt độ Bianon được điều chỉnh bằng áo lạnh trên cùng (tank lên men có 3 áo lạnh sử dụng chất tải lạnh làGlycol (-3-4oC) Khi nồng độ hoà tan biểu kiến hạ xuống còn 2,8-3,2oP thì đóng van thoát CO2
để tạo áp suất dư, giữ áp suất dư bề mặt ở 0,4 Kg/cm2 Bình thường sau 5-6 ngày đêm lên men,nồng độ chất hoà tan sẽ giảm đến còn khoảng 2,5oP Với nồng độ này lên men chính được coinhư kết thúc Tiến hành vận hành áo lạnh dưới cùng hạ lạnh phần đáy tank để nấm men kếtlắng Nhiệt độ bia non vùng này hạ xuống đến khoảng 0-5oC
Khi hạ nhiệt độ xuống 5oC thì tiến hành rút men đặc để làm giống cho mẻ lên men sau(nếu kiểm tra chất lượng men đạt yêu cầu) Sau khi rút men đặc thì tiếp tục hạ nhiệt độ khốidịch xuống 0-20C để tiến hành lên men phụ
Như vậy trong quá trình lên men chính ta duy trì nhiệt độ lên men là 7,5-8,5oC, áp suất =
0 Kg/cm2
- Thu hồi men sữa.
Sau khi kết thúc quá trình lên men chính chúng ta tiến hành rút men sữa Nấm men thuhồi được bơm lên sang rung bằng từ tính (50 dao động/s) Tấm lưới sẽ giữ cặn men chết và cáccặn lớn trong quá trình lên men
Nấm men còn sống tan lẫn trong dịch bia được rửa bằng nước lạnh ngay trên máy sànglọc trước khi đem đi tồn trữ trong các bình hình trụ và đem đi bảo quản
7.2 Lên men phụ
Trang 11Đưa nhiệt độ xuống thấp để hạn chế xâm nhập và phá hoại bia do vi sinh vật gây ra vàhạn chế sự hoạt động của nấm men Để duy trì hàm lượng CO2 cần thiết thì lúc này ta phảiđiều chỉnh áp trong tank đưa áp suất lên 1 – 1,2 kg/cm3, nhiệt độ lên men 1 – 2oC Thời gianthường kéo dài 7 – 10 ngày trong đó 2 – 3 ngày đầu lên men phụ, các ngày còn lại là giai đoạn
ủ chín bia Trong giai đoạn này là quá trình oxy hóa khử có ý nghĩa rất quan trọng vì nhờ cóquá trình này mà lượng diacetyl có thể giảm đi 50% đảm bảo được các tiêu chuẩn chất lượng
vị, bọt và độ bền của bia Khi quá trình lên men phụ tắt dần và nhiệt độ cân bằng thì các hạt cókích thước bé bắt đầu lắng và bia sẽ trong Mặt khác, do điều kiện nhiệt độ thấp sẽ tạo thêmmột lượng ethanol đáng kể, lúc này hầu hết nấm men sẽ được kết lắng vì thế ta phải thườngxuyên xả men để loại cặn và nấm men sẽ được kết lắng nhanh hơn
8 Lọc bia
+ Lọc hết những xác nấm men và cặn còn sót lại trong dịch sau khi lên men Loại bỏ hếttạp chất không tan lơ lửng trong bia sau quá trình lên men phụ tạo độ trong lóng lánh cho bia + Làm tăng thêm giá trị cảm quan của bia, ổn định thành phần cơ học, làm tăng độ bềnsinh học và độ bền keo của bia
Bia sau khi lọc phải có độ bền hóa học cao Nhiệt độ bia khi lọc đạt 1 – 20C, áp suất đốikháng trên bề mặt bia phải đạt 0,5 – 1 kg/cm2, không được nhỏ hơn 0,5 kg/cm2
Bia sau khi lọc được chuyển đến các tank chứa thành phẩm
9 Tàng trữ và bão hòa CO2
Quá trình tàng trữ nhằm mục đích bổ sung CO2 vào bia để đạt đến hàm lượng cần thiếtlàm tăng chất lượng của bia, chống sự oxy hóa, chống kết lắng và làm cho bia có khả năng tạobọt tốt Đồng thời đó cũng là chất bảo quản, ức chế sự phát triển của vi sinh vật trong bia làmcho bia trong hơn và bền hơn CO2 còn có vai trò tạo cảm quan cho bia, làm cho bia hài hoà,tạo sự sảng khoái khi uống
Nhiệt độ tàng trữ từ 0 – 10C
Thời gian tàng trữ: 15 – 16 ngày
Khi nhiệt độ bia đạt 1 – 20C thì tiến hành nạp CO2 bổ sung Mở van từ từ cấp CO2 vàotank (áp suất bão hòa không quá 2kg/cm2 đối với tank có dung tích >10000 lít) CO2 được cấpvào từ trên xuống vì nếu cấp từ dưới lên thì vô tình chúng ta lại càng làm cho CO2 hoà tantrong bia thất thoát nhiều hơn
10 Chiết chai
Sử dụng dây chuyền chiết chai với loại chai có dung tích 0,45 ml Chai có màu nâutránh tác dụng của ánh nắng mặt trời Chai trước khi đưa vào rót được rửa sạch bằng hệ thốngrửa chai và được kiểm tra độ sạch bằng thiết bị soi màu trước khi đem đi chiết chai
Bia được rót theo nguyên tắc đẳng áp, hút chân không hai lần Mục đích hút chân không
là nhằm loại ôxy ra toàn sản phẩm vì ôxy gây ảnh hưởng lớn trong quá trình bảo quản
Trước khi đóng nắp, bố trí vòi phun nước sạch 900C áp lực 3 – 4 bar vào thẳng mỗi chai
để đuổi hết ôxy ra khỏi khoảng không định chai